《【2017年整理】单片机毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】单片机毕业论文（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、吉林建工学院城建学院电气信息工程系课程设计论文纸 共 29 页 第 1 页装订线第 一 章 引 言1.1 单片机的发展史单片机是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。随着大规模集成电路技术的发展，可以将中央处理器（CPU） 、数据存储器（RAM） 、程序存储器（ROM）定时器计数器以及输入/输出（I/O）接口电路等主要计算机部件，集成在一块电路芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上，都已具有了微机系统的含义。由于单片机能独立执行内部程序，所以又称它为微型控制器（Microcontroller） 。单片机自从问世以来，性能在不断的提高和完善，它不仅能够满足很多应用场合的需要，而且具有
2、集成度高、功能强、速度快、体积小使用方便、性能可靠、价格低廉等特点。因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信、智能接口、商业营销等领域得到广泛的应用，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视，所以更扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单片机技术的发展，单片机的发展史大致可分为三个阶段。第一阶段（1976-1978）：初级单片机微处理阶段。该时期的单片机具有 8 位CPU，并行 I/O 端口、8 位时序同步计数器，寻址范围 4KB，但是没有串行口。第二阶段（1978-1982）：高性能单片机微机处理阶段，该时期的单片机具有I/O 串行端口，有多级中断处
3、理系统，15 位时序同步技术器，RAM、ROM 容量加大，寻址范围可达 64KB。第三阶段（1982-至今）：8 位单片机微处理改良型及 16 位单片机微处理阶段。1.2 单片机的应用由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：(1) 单片机在智能仪表中的应用单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。(2) 单片机在机电一体化中的应用机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特
4、征的机电产品，例如微机控制床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。(3) 单片机在实时控制中的应用单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端吉林建工学院城建学院电气信息工程系课程设计论文纸 共 29 页 第 2 页装订线武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。(4) 单片机在分布式多机系统中的应用在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成
5、，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。(5) 单片机在人类生活中的应用自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。1.3 单片机发展趋势目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，其发展趋势将是进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面
6、发展。下面是单片机的主要发展趋势：(1) CMOS 化近年，由于 CHMOS 技术的进小，大大地促进了单片机的 CMOS 化。CMOS 芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以 80C51 取代 8051 为标准 MCU 芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS 电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的 TTL 电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了 HMOS（高密度、高速度 MOS） 、CHMOS 工艺以及 CHMOS 和 HMOS 工艺的结
7、合。目前生产的 CHMOS 电路已达到 LSTTL 的速度，传输延迟时间小于 2ns，它的综合优势已大于 TTL 电路。因而，在单片机领域，CMOS 电路正在逐渐取代 TTL 电路。(2) 低功耗化单片机的功耗已从 mA 级，甚至 1uA 以下；使用电压在 36V 之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。(3) 低电压化几乎所有的单片机都有 WAIT、STOP 等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在 36V 范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达 12V。目前0.8V 供电的单片机已经问世。吉林建工学院城建学
8、院电气信息工程系课程设计论文纸 共 29 页 第 3 页装订线(4) 低噪声与高可靠性为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。 1.4 数字时钟方案论证比较1.4.1 数字电路与单片机性能比较数字时钟系统可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。若用单片机来设计制作完成，由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，那么就降低了硬件电路的复杂性，而
9、且其成本也有所降低，所以在该设计与制作中采用AT89S52 单片机，它是低功耗、高性能的 CMOS 型 8 位单片机，内带有 8KB 的 Flash程序存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。另外，AT89S52 的指令系统和引脚与 8051 完全兼容，片内有 256B 的 RAM、32 条 IO 口线、2 个 16 位定时计数器、5 个中断源、一个全双工串行口等，具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏，由此可见使用单片机作为数字时钟的核心器件将更加具有快捷、高效的性能。1.4.2 数码管
10、与 LCD 液晶显示性能比较单片机应用系统最常用的显示器 LED（发光二极管显示器）和 LCD（液晶显示屏），这两种显示器器件都可显示数字、字符及系统的状态，他们的驱动电路简单、易于实现且价格低廉，因此得到广泛应用。同时由于数码管只能显示数字数码管显示内容单一，液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，没有电磁辐射、寿命长等优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用，而这个毕业设计中，要求功能较多，为了使电路显示的更清晰明了，在该设计当中我们决定采用 LCD1602 液晶作为我们单片机数字时钟的显示设备。1.4.3 单片机编程时钟与时钟芯片性能比较在单片机系
11、统的应用过程中，经常需要一个时钟电路定时、测控之用；数字时钟的实现方法有很多种，最简单的就是利用单片机中都集成的定时器，通过软件编程来构成一个时钟来使用，虽然功耗大，但是它的定时器功能可以很好的实现本设计的计时模块，能够更好简化电路。吉林建工学院城建学院电气信息工程系课程设计论文纸 共 29 页 第 4 页装订线第二章 系统的硬件设计与实现2.1 设计任务与要求1、设计一个有“时” 、 “分” 、 “秒”显示的电子钟2、闹钟与整点报时系统 3、日历系统2.2 各模块方案选择和论证2.2.1 计时模块方案一：采用 555 数字电路来作为计时器。用数字电路可以实现计时功能，功耗小，稳定性较高。但是
12、电路复杂。方案二：采用单片机作为计时器。51 单片机功能比较广，虽然功耗大，但是它的定时器功能可以很好的实现本设计的计时模块，能够更好简化电路。经比较在功耗无要求前提下，选择方案二。2.2.2 闹钟和整点报时模块方案一：采用数字电路实现闹钟和整点报时的功能。使用 74HC30 芯片，稳定性高，但是电路设计规模较大，不便于操作。方案二：采用单片机作为闹钟和整点报时的部分。51 单片机的定时器和中断功能可以实现闹钟和报时的功能。操作方便，控制简单。基于上一步选择单片机的基础上，方案二是最佳选择。2.2.3 显示模块方案一：采用 LED 显示。LED 数码管显示速度快，亮度高，显示清晰，控制也较为简
13、单。但是是功耗较大，显示的位数有限。方案二：采用低功耗 LED 显示。液晶有较低功耗，且能够较清晰的较多位数的数字和所有的字母。其美观的用户界面是一个很大的优势。为了较好地显示功能，选择方案二。2.2.4 电源模块考虑到保持电路的简洁，系统采用了外接电源的方法，通过电源线和插针接入 5V 电压。2.3 设计分析2.3.1 系统框图吉林建工学院城建学院电气信息工程系课程设计论文纸 共 29 页 第 5 页装订线单片机1602液晶显示LED 报时电路键盘蜂鸣器图 2-12.3.2 电路说明a. 计时模块：使用 89C52 单片机，其最小系统电路图见系统图。b. 闹钟和报时模块：蜂鸣器和 LED 引
14、脚与单片机的 I/O 口相连，另外 LED 的引脚上各接一个 10k 的上拉电阻，蜂鸣器和电源引脚接一个 0.1uF 的去耦电容。c. 液晶显示电路：把液晶的各个引脚接到单片机的 P0 口的对应位置，在液晶显示的的引脚上接上 10k 的排阻作为上拉电阻。d. 按键的设置：本系统总共需要四个按键，三个按键用于调时，一个按键用于控制闹钟的开与关。吉林建工学院城建学院电气信息工程系课程设计论文纸 共 29 页 第 6 页装订线2.4 系统的硬件实现图 2-22.4.1 显示单元1602 液晶显示器1.1602 液晶显示器的优越性1602 显示器有自带的存储器和指令系统，应用时只需把要显示的内容和显示的方式指令写入其内部的存储器即可，不需要复杂的外部电路系统，也不会用到太多的控制器时钟，从而保证了频率的宽度。液晶显示优于数码管的另外一点就是可以方便的显示字母和各种字符，因为 1602自带了大量的字符内容。这是数码管所办不到的。液晶显示器不需要复杂的外部电路，因为不用外部电路来实现其动态显示，这是应用 1602 液晶屏的重要原因之一。2.1602 基本信息（1） 读操作时序：吉林建工学院城建学院电气信息工程系课程设计论文纸
